En guide till FR-4 för tryckta kretsar

FR-4 eller FR4:s egenskaper och egenskaper gör den mycket mångsidig till en överkomlig kostnad. Det är därför som dess användning är så utbredd i produktionen av tryckta kretsar. Därför är det normalt att vi lägger in en artikel om det på vår blogg.

I den här artikeln får du veta mer om:

Egenskaperna och fördelarna med FR4
De olika typerna av FR-4
Faktorer att tänka på när du väljer tjocklek
Varför välja FR4?
De typer av FR4 som finns tillgängliga från Proto-Electronics

FR4 egenskaper och material

FR4 är en standard definierad av NEMA (National Electrical Manufacturers Association) för ett glasförstärkt epoxihartslaminat.

FR står för "flame retardant" och indikerar att materialet är kompatibelt med UL94V-0-standarden för antändbarhet av plastmaterial. 94V-0-koden finns på alla FR-4-kretskort. Det garanterar att brand inte sprids och att den snabbt släcks när materialet brinner.

Dess glasövergång (TG) är i storleksordningen 115°C till 200°C för High TGs eller HiTGs beroende på tillverkningsmetoderna och de använda hartserna. En standard FR-4 PCB kommer att ha ett lager av FR-4 inklämt mellan två tunna lager av laminerad koppar.

FR-4 använder brom, ett så kallat halogenkemiskt element som är brandbeständigt. Den ersatte G-10, en annan komposit som var mindre motståndskraftig, i de flesta av sina applikationer.

FR4 har fördelen att ha ett bra resistans-viktförhållande. Den absorberar inte vatten, håller hög mekanisk hållfasthet och har god isoleringsförmåga i torra eller fuktiga miljöer.

Exempel på FR-4

Standard FR4: som namnet indikerar är detta standard FR-4 med värmebeständighet i storleksordningen 140°C till 150°C.

Hög TG FR4: denna typ av FR-4 har högre glasövergång (TG) på cirka 180°C.

Hög CTI FR4: Jämförande spårningsindex högre än 600 volt.

FR4 utan laminerad koppar: idealisk för isoleringsplattor och skivstöd.

Det finns mer detaljer om egenskaperna hos dessa olika material längre fram i artikeln.

Faktorer att tänka på när du väljer tjocklek

Kompatibilitet med komponenter: även om FR-4 används för att producera många typer av tryckta kretsar, har dess tjocklek konsekvenser för vilken typ av komponent som används. THT-komponenter skiljer sig till exempel från andra komponenter och kräver ett tunt PCB.

Utrymmesbesparande: utrymmesbesparing är viktigt när du designar ett PCB, särskilt för USB-kontakter och Bluetooth-tillbehör. De tunnaste skivorna används i konfigurationer där utrymmesbesparing är avgörande.

Design och flexibilitet: de flesta tillverkare föredrar tjocka brädor framför tunna. Med FR-4, om underlaget är för tunt, riskerar det att gå sönder om skivans dimensioner ökas. Å andra sidan är tjockare brädor flexibla och gör det möjligt att skapa V-spår.

Den miljö som PCB kommer att användas i måste beaktas. För en elektronisk styrenhet inom det medicinska området garanterar tunna PCB minskad stress. Skivor som är för tunna – och därför för flexibla – är mer känsliga för värme. De kan böjas och anta en oönskad vinkel under komponentlödningsstegen.

Impedanskontroll: kortets tjocklek antyder den dielektriska miljöns tjocklek, i detta fall FR-4, vilket är det som underlättar impedanskontroll. När impedans är en viktig faktor är skivans tjocklek ett avgörande kriterium att ta hänsyn till.

Anslutningar: typen av kontakter som används för en tryckt krets bestämmer också FR-4-tjockleken.

Varför välja FR4?

Den överkomliga kostnaden för FR4 gör dem till ett standardalternativ för produktion av små serier av PCB eller för elektroniska prototyper.

FR4 är dock inte idealisk för högfrekventa tryckta kretsar. På samma sätt, om du vill bygga in dina PCB till produkter som inte enkelt tillåter införande av komponenter och som är lite lämpade för flexibla PCB, bör du föredra ett annat material: polyimid/polyamid.

De olika typerna av FR-4 tillgängliga från Proto-Electronics

Standard FR4

FR4 SHENGYI familjen S1000H
Tjocklek från 0,2 till 3,2 mm.
FR4 VENTEC familjen VT 481
Tjocklek från 0,2 till 3,2 mm.
FR4 SHENGYI familjen S1000-2
Tjocklek från 0,6 till 3,2 mm.
FR4 VENTEC familjen VT 47
Tjocklek från 0,6 till 3,2 mm.
FR4 SHENGYI familjen S1600
Standardtjocklek 1,6 mm.
FR4 VENTEC familjen VT 42C
Standardtjocklek 1,6 mm.
Detta material är ett epoxiglas utan koppar, designat för användning i isoleringsplattor, mallar, skivstöd etc. De är tillverkade med hjälp av mekaniska ritningar av Gerber-typ eller DXF-filer.
Tjocklek från 0,3 till 5 mm.